生物法处理VOCs和恶臭气体.ppt

生物法处理 挥发性有机废气和臭气,报告内容,生物法处理工艺原理及应用,生物法处理工艺的影响因素,概述,前景展望,1,2,3,4,1.1 定义及分类,1.1.1 挥发性有机化合物（VOCs） （1）定义：是指在常温下饱和蒸气压70Pa, 常压下沸点260的有机化合物。 （2）分类：氨气、碳氢化合物、苯及其衍生物、酚及其衍生物、醇类、醛类、酮类和脂肪酸等。,含硫化合物：硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚等； 含氮化合物：氨、胺、酞胺、吲哚等； 卤素及其衍生物：氯气、卤代烃等 ； 烃类：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等； 含氧有机化合物：醇、酚、醛酮、有机酸等。,1.1.2 恶臭 （1）定义：是指直接或间接由人类活动造成而引起人们不愉快或厌恶等情绪而损害人体健康的气味。,（2）分类：,1.2 产生来源与危害,大部分VOCs有毒，部分VOCs( 如氯乙烯、苯、多环芳烃等) 致癌,建筑居室内由装饰材料所释放 工业生产,农牧业恶臭：畜牧场、家禽养殖场、屠宰厂地等 工业恶臭：石油化工厂、化肥厂、农药厂、涂漆厂、橡胶厂等 公共设施恶臭：生活垃圾场、污染处理厂、医院、公共厕所等,1.2.2 恶臭,1.2.1 VOCs,长期暴露于恶臭环境中的人，容易表现出精神欠佳、压抑、头痛、恶心、呼吸困难、失眠、食欲下降和行为反常等症状,物理法 吸附法、吸收法 化学法 催化燃烧、化学氧化法 生物法,传统方法,1.3.1 处理方法概述,1.3.2 生物处理方法 能耗低：可室温操作，安全性高 投资少：运行费用低，易于管理 效果好：无二次污染,1.3 当前处理方法概况,在处理气量大、浓度低(小于3 mg/L)、生物降解性好的有机废气时更显其优越性,2.1.1 机理,2.1 生物法处理工艺原理,1.两大理论基础：吸收生物膜理论（国外 Ottengraf） 吸附生物膜理论（国内 孙佩石）,(1) 污染物由气相到液相的传质过程 (2) 通过扩散和对流, 污染物从液膜表面扩散到生物膜中 (3) 微生物将污染物转化为生物量、 新陈代谢副产物或者CO2和水,2.1.2 实质,2.1 生物法处理工艺原理,利用微生物的生命活动去降解消除废气中的低浓度污染物,,碳源 能源 （氮源）,CO2 、H2O H2S、SO42+ NO3+,净化气体,2.2.1 处理工艺概述,2.2 生物法处理工艺应用,生物处理法,活性污泥法 （根据液相运转情况和微生物存在形式的不同）,其他处理工艺,生物滤池 生物滴滤塔,生物膜反应器 三相流化床反应器 复合生物滤池法,生物洗涤器,附着生长系统,悬浮生长系统,2.2.2 工艺介绍,2.2 生物法处理工艺应用,1、生物滤池,吸附性滤料,堆肥(过滤),土壤(过滤),活性炭,2.2 生物法处理工艺应用,2、生物滴滤塔,生物滴滤塔的结构同生物滤池的结构类似，它由生物滴滤池和贮水槽构成。 生物滴滤池内充以粗碎石、塑料、陶瓷等一类不具吸附性的填料，填料表面是微生物体系形成的几毫米厚的生物膜；填料顶部是循环液喷淋装置以保持水分。,2.2 生物法处理工艺应用,3、生物洗涤器,再生塔 有机物微生物降解，活性污泥得到再生,吸收塔 污染物、氧与活性污泥进行传质吸附、吸收，少部分污染物完成微生物降解,适用于气相传质速率大于生化反应速率的有机物的降解,2.2 生物法处理工艺应用,三种生物反应器优缺点的总结,2.2 生物法处理工艺应用,4、其他处理工艺,（1）生物膜反应器 在气相和生物膜间由于浓度差而形成的推动力使污染物在生物膜上有选择性的通过。生物膜的表面本身作为气相与液相的处理界面，因而接触面积较大。相对于其他反应器而言，膜反应器具有实验规模容易调整，不容易造成堵塞等优点。,（2）三相流化床反应器工艺 经过微生物挂膜的活性炭作为填料置于反应器中，为微生物提供营养的介质在反应器内流动至储存槽。流动的气流使固体活性炭基本是处于流态化状态。恶臭气体经过空气稀释混合后从反应床的底部进入而被处理。,2.2 生物法处理工艺应用,（3）复合生物滤池 鉴于传统单一的生物脱臭工艺存在一定的局限性，对某些恶臭物质去除时效率不高，应用受到一定的限制。国内外现在已经开发科很多适应性较强的生物处理复合工艺。,例： Kennes C等将活性炭吸附与微生物降解两种工艺组合后对恶臭气体处理，净化效果较好； 刘波等人将氧化硫杆菌、排硫硫杆菌组成的自养菌群和以黄单包菌构成的异养菌群分别接种在两个生物滤池中，将池串联后处理硫化氢与甲硫醇混合气体，也取得了较好处理效果； 徐晓军等人将生物滴滤池和生物过滤池串联组成的复合生物滤池用于对恶臭气体处理，也得到较好的净化效果。,3 生物法处理工艺的影响因素,3.1 填料,在生物法处理有机废气的过程中，填料作为微生物吸附生长的载体，在微生物降解有机废气的过程中有重要的作用。填料一般可以分为有机填料和无机填料。,有机填料,无机填料,土壤、堆肥、泥煤、玉米芯、木屑等,陶瓷拉西环,阶梯环,聚氨酯泡沫,聚丙烯拉西环,理想的填料一般包括以下几个要素: 具有较好的持水性，保持微生物的液体环境; 具有良好的流体流动和传质性能，长期运行无结块现象，不会造成气体或水分的断流; 为微生物提供生长表面以提高反应器内单位体积的微生物浓度; 使处理对象具有吸附功能从而增大向微生物群落的传质量，从而相应提高去除速率； 价格便宜，容易得到。,3 生物法处理工艺的影响因素,3.1 填料,3 生物法处理工艺的影响因素,3.2 营养物质,营养物质是微生物进行新陈代谢的基础，微生物所需的营养物质一般包括: 水、碳源、氮源、无机盐及生长因子。,Kim 等研究发现滴滤塔中N元素的利用和生物量产量之间的规律，更高的氮源浓度有利于提高滴滤塔的效率。 Sempere 等分别用硝酸钾和尿素作为氮源，发现氮源的不同，不仅滴滤塔的性能有差异，且影响微生物在填料上面的分布。 中国矿业大学的宋宁宁等在研究微生物降解甲苯过程中，采用自制的营养液配方C N P 的质量比为50 1 0. 4 的条件下，微生物得到了较快的生长，也使挂膜周期大大地缩短。,3 生物法处理工艺的影响因素,3.3 微生物,微生物是生物法处理有机废气的主体，降解废气的微生物种类很多，主要是细菌、真菌和放线菌等。菌种的选取、菌种所生存的环境条件、菌种的驯化、微生物的分布等都是影响微生物降解废气活性的因素。,3.4 生物量的控制,在生物滤池和生物滤塔中，微生物由于不断地获取营养物质引起数量的增加、压降升高、生物膜分布不均等问题，导致其处理废气的性能下降。控制微生物的过量生长，使设备能够保持长期稳定运行在工业上显得十分重要。 对生物量的控制方法主要有物理法、化学法、生物法等。,4 前景展望,随着工业的快速发展，生物法处理VOCs 技术以其能耗低、投资少、效率高等优点而得到广泛研究与应用，以便解决我国当前严重的环境问题，但生物法处理VOCs 亦存在较多问题而限制了其在工业中的广泛应用。,(1) 研究微生物降解的反应机理，发现调控反应速率的关键步骤，通过反应速率调控实现提高反应性能目的; (2) 在工业生产中，因污染物种类多、温度高、VOCs 浓度变化大，故在实验研究中应更加注重实际，模仿在工业条件下进行研究与分析; (3